Tocnologlo paro 01 MoJo rom lento del Sistema de eroducción de Cacao

REFERENCIAS BIBLlOGRAFICAS

BLAIR, J.1976. El azufre en la agricultura. Editorial HILL México. 145 P

DUKE, S. H.; H. M. REISENAUET, 1986. Roles and requirements of sulfur in plant nutrition. Sulfur in Agriculture, Agronomy Monograph No. 27, Madison, Wisc.

GUALDRÓN, R. ; SALINAS, G. J., 1981. El azufre en suelos de los Llanos Orientales de Colombia. Congreso de la Ciencia del Suelo. Villavicencio, Colombia. p 4-1 O.

GUERRERO, A; BURBANO, S. 1982. El azufre en los suelos de los Llanos Orientales. Suelos Ecuatoriales, Volumen XII ; No 2. P 221-227

KIRBY, E. A.; PILBEAM, D.J., 1984. Calcium as a plant nutrien!. Plant, Cell and Environment7: p 397-405

LORA, S. R. 1991. VI Congreso Colombiano de la Ciencia del Suelo. Tercer Panel Latinoamericano sobre Suelos Derivados de Cenizas Volcánicas. Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo. Resumen. Manizales, Colombia. 78 p

MENDEZ, A. H., 1991. VI Congreso Colombiano de la Ciencia del Suelo. Tercer Panel Latinoamericano sobre Suelos Derivados de Cenizas Volcánicas. Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo. Resumen. Manizales, Colombia. 66 p

PEARSON ,J. W,. 1970 Some aspects of the chemistry of soil organic malter. Reports on the Progress of applied Chemistry. 55: p 411-422

RICHARD, K. P. et al. 1976. Formulación de recomendaciones a partir de datos agronómicos. Manual Metodológico de Evaluación Económica. Adaptado por Jorge Lopera Palacios. CIMYT. 127p

ZAPATA, A.; MUNEVAR, F., 1986. Efecto del azufre sobre la mineralización del nitrógeno en un Andisol. Revista ICA (21). No. 3. p 103-112

121

'"

POSCOSECHA y AGROINDUSTRIA

,

FERMENTACION y SECADO DE LOS GRANOS DE CACAO

En la actualidad existe gran interés de incentivar el cultivo de cacao como alternativa económica y generadora de materia prima para la industria nacional yen el futuro para el mercado externo, pero para esto, el país necesita replantear su explotación e industrialización teniendo como objetivo abastecer los mercados productores de confitería, pastelería, licores y cosmetología para lo cual se requiere un grano de excepcional calidad que no se produce en la actualidad principalmente, en razón a la heterogeneidad que se presenta en las etapas de beneficio, recolección y desgrane, fermentación y secado.

En nuestro medio, las labores de beneficio han sido poco estudiadas; de ellas, la fermentación juega un papel decisivo sobre la calidad porque es donde se desarrollan las principales sustancias precursoras de sabor y aroma del chocolate. Resulta evidente que el sistema propuesto del tambor rotatorio modificado es una alternativa interesante para los productores de cacao con miras a su adopción y difusión masiva, contribuye a lograr mejor calidad del producto a un costo relativamente bajo.

ANTECEDENTES

En Colombia, el cultivo del cacao es una actividad muy importante dentro de la economía nacional por el área cultivada, número de productores, aporte al producto interno bruto y familias que dependen económicamente de esta actividad; además, se dispone de condiciones agroecológicas, apropiadas para producir cacao de buena calidad, ocupando a nivel internacional el

, Catedrática - Universidad'lndustrial de 'Santander. Buearamanga - Colombia.

, I.MA Se. Programa Nacional de maquinaria Agrícola. 'Catedrático. Universidad Industrial de Santander,

Bucaramanga - Colombia. 'Catedrático. Universidad Industrial de Santander.

Buearamanga - Colombia.

Janeth Aide Perea V. ' Cesar Villamizar Q. '

Albio Enrique Espinosa S' Víctor Gabriel Otero G. <

décimo lugar, siendo Santander la principal zona productora de Colombia aportando aproximadamente e148% de la producción.

Dentro de los problemas relevantes en el sector productivo sobresale la hetero­geneidad de la calidad del grano causada, entre otros factores, por el manejo inadecuado del beneficio, especialmente en lo referente a la forma como se efectúan, la fermentación y el secado, que influyen en las características de calidad.

El beneficio del cacao y la calidad del grano (Perea y colaboradores, 1996,1998) han sido evaluados en los últimos años en el Centro de Investigación en Ciencia y Tecnología de Alimentos CICTA, de la UIS, tanto en campo como en laboratorio, con el fin de determinar la influencia de los factores ambientales (clima, temperatura y humedad relativa) (Aragón y Luna, 1988) las variables que afectan el proceso de fermentación (tiempo de desgrane, remoción y cantidad de mesa fermentable, tipo de fermentador) (Bolaños y Peñaranda, 1990; Corrales, 1992), los compuestos precursores del aroma y sabor de cacao (Ortiz y Otero, 1995, Chavez y Perea, 1997 y Moreno, Durán y Perea, 1998). Como resultado de estas investigaciones se logró diseñar un sistema de fermentación utilizado como tambor rotatorio, el cual, en comparación con el método tradicional de cajón, ha permitido obtener un grano con mejores características fisico - químicas y organolépticas, además de incrementar el rendimiento del proceso.

Con este estudio "Se buscó mejorar el nivel de vida de los productores de cacao, mediante actividades de investigación, ajuste y validación para el beneficio del grano, especialmente en la etapa de fermentación con el fín de mejorar la calidad y de reducir los costos de producción", bajo los siguientes aspectos: 123-

• Ajustar y evaluar el sistema de fermentación en explotaciones cacaoteras utilizando tambor rotatorio en condiciones reales de producción.

• Analizar el efecto sobre la calidad del producto obtenido utilizando este sistema, en comparación con el tradicional.

ESTADO ACTUAL DEL BENEFICIO EN CACAO

El proceso de beneficio de cacao que comprende las etapas de desgrane, fermentación y secado es determinante para la obtención de un grano de buena calidad.

Desgrane

Consiste en partir la mazorca empleando un machete o un mazo en forma perpendicular a su mayor diámetro o destrozándola mecánicamente con una máquina especial para extraer los granos de la placenta en forma manual. El tiempo de desgrane (tiempo transcurrido entre la toma de mazorca del árbol y la extracción del grano) afecta el posterior proceso de fermentación, razón por la cual este debe variar entre uno y dos días. Cuando el tiempo es mayor origina el inicio de la fermentación dentro de la mazorca.

Fermentación

Los granos de cacao, una vez extraídos de las mazorcas, son sometidos a un proceso de fermentación que tiene por objeto: a) desprenderlos de la pulpa mucilaginosa que los protege, b) provocar la muerte del embrión e impedir la germinación de los granos de cacao y así facilitar su conservación y c) desencadenar modificaciones bioquímicas en el interior de los cotiledones que se traducen en un aumento de volumen, desaparición del color púrpura y aparición del pardo característico del cacao elaborado. El cambio trae como consecuencia una disminución del sabor amargo y de la astringencia y permite el desarrollo de los precursores del aroma que condicionan la calidad del chocolate.

124 La fermentación es provocada por microorganismos que afectan la pulpa y las

reacciones intermedias, controladas por las enzimas contenidas en los tejidos de los cotiledones (Rohan, 1964; Braudeau, 1970).

Fermentación del grano

La masa extraída de la mazorca compuesta por granos y placenta, es un medio favorable para el desarrollo de levaduras y hongos debido a la presencia de ácido cítrico que le da un pH ácido. En el transcurso de la fermentación los cambios de pH originan un cambio de la flora como se describe a continuación :

Primer día: La infección inicial causada cuando se sacan los granos de la mazorca es superada por las levaduras que, en condiciones anaeróbicas, transforman por fermentación los azúcares de la pulpa en alcohol y ácido láctico. Esta etapa es conocida como fase alcohólica.

Segundo al cuarto día: la transformación previa de la pulpa permite que el aire penetre en la masa fermentable ocasionando el predominio de las bacterias acéticas aeróbicas, las cuales oxidan el alcohol en ácido acético. En este período, conocido como fase acética, se presenta un fuerte incremento en la temperatura, con valores de 45 a 50°C, y una disminución apreciable del pH de cotiledón desde 6.0 hasta 4 o 5 como consecuencia de la migración del ácido acético hacia el interior del cotiledón que produce la muerte del embrión.

Esta se caracteriza por la inhibición de su poder germinativo, lo cual se manifiesta por la pérdida de la integridad celular, permitiendo la mezcla de substratos y enzimas. De esta forma, en las 24 horas siguientes, las proteínas del aroma y el sabor presentes en el cotiledón se desnaturalizan ( Jinap y Dimik, 1990); Voigt y Col, 1994; Beckelt 1994) así como otros compuestos como las antocianinas e hidrolizados (beckett, 1994).

Quinto al séptímo día: en esta fase predominan las reacciones de pardeamiento enzimático. El grano cambia de color púrpura o marrón claro. Los aminoácidos pueden ser

•

•

•

•

transformados en ácidos grasos, por lo cual se incrementa la acidez del grano además de originar olores y sabores indeseables. Esto último ocurre si se presenta proceso de sobre fermentación.

Reacciones Internas en los Tejidos de los Cotiledones

Están formados por dos tipos de células con pigmentos compuestos de polifenoles (taninos, catequinas, antocianinas, Leuco­antocianinas) y de purinas (teobromina y cafeina) y células de reserva, no coloreada que encierran los cristales de manteca de cacao, granos de almidón, proteínas y todas las enzimas.

Entre los polifenoles. los pigmentos antocianínicos son hidrolizados y dan productos no coloreados que por oxidación ulterior, toman un color pardo característico. En cuanto a los otros compuestos fenólicos su desaparición parcial de los tejidos de los cotiledones se atribuye a una pérdida por ósmosis a través de los tegumentos de la semilla.

Las reacciones de hidrólisis se producen en la primera fase de la fermentación aeróbica y al final de la fermentación de la cual las reacciones de oxidación afectan todos los compuestos, los cotiledones toman un color pardo y disminuyen la astringencia por la insolubilidad de los productos de oxidación de los polifenoles.

Con los compuestos nitrogenados, se observa a lo largo de la fermentación una pérdida constante debido a la degradación de las proteínas y a la pérdida de la teobromina. Por otra parte. el desdoblamiento de las proteínas da origen a péptidos y aminoácidos que junto con el ácido acético, son los precursores del aroma y el sabor caracteristico del chocolate.

El cotiledón del grano del cacao no es de naturaleza ácida, pero durante el proceso de fermentación los ácidos y otros compuestos que se producen debido a la fermentación microbiana, penetran en el cotiledón. La

absorción de ácido por los cotiledones es esencial para el desarrollo del sabor. En ocasiones, la acidez del grano fermentado es aprovechada para formulaciones especiales de chocolate, pero cuando es excesiva disminuye la calidad del chocolate dándole un sabor ácido.

Cuando el tiempo de fermentación se incrementa. a 6 o 7 días. la concentración de ácido acético es muy alta; como la acidez decrece con el incremento del tiempo de fermentación se recomienda optimizar la duración del proceso de fermentación del grano. En cualquier caso y en atención a las reacciones que ocurren durante la fermentación, es necesario establecer cuales son las condiciones óptimas en las cuales se debe realizar la fermentación. teniendo en cuenta que las principales variables que la afedan son: el tiempo de desgrane, la cantidad de masa fermentante y la periodicidad de la remoción de la masa de fermentación.

Sistemas de Fermentación

El proceso de fermentación varía entre regiones pero prevalece el sistema de cajón y escalera yen menor proporción el de tambor. Los cajones son de madera y se utilizan como un sólo compartimento o también de tres compartimentos que se emplean en forma de escalera. Los sistemas de tambor, son de madera y su tamaño puede variar depen­diendo del tamaño de la finca y de la cantidad de cacao que se procesa.

Secado

El principal objetivo del secado es disminuir el contenido de humedad. la acidez y la astringencia y. desarrollar el color chocolate característico de los granos bien fermen­tados, lo cual se obtiene mediante el secado natural o artificial.

Ajuste del Sistema de Tambor Rotatorio

El ajuste del sistema de fermentación en tambor rotatorio se realizó sobre el prototipo diseñado por Bolaños y Peñaranda (1990) ,

1250

a ________________________ ~ especialmente en los aspectos: a) sistema de remoción interna de la masa de fermentación lo cual implicó aumentar el grosor del eje central y la distribución y cantidad de paletas ubicadas y b) sistema de manejo del fermen­tador por parte del productor.

En la etapa de ajuste se construyeron tambores de capacidad 100,200, y 300, kg de masa fermentante y se ubicaron en las fincas de guayacanes y guacharacales del municipio de Lebrija y en el Centro de Investigación La Suiza de Corpoica para observar su desempeño, especialmente la influencia del tamaño del tambor en su manejo y la calidad del grano fermentado. La evaluación del sistema de fermentación de cacao mediante el tambor rotatorio se desarrolló a través de la interacción participativa de los técnicos y productores involucrados en el proyecto.

De esta forma, después de desarrollar tres prototipos, se obtuvo finalmente un sistema en el cual la cantidad y distribución de las

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Figura 1. Partes del tambor modificado

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Las paredes laterales que sirven de soporte a los listones que conforman el cuerpo del

. ·126 tambor, tienen 75 cm de espesor. Ellas, en su centro tienen un orifico donde se encaja la

paletas en los diferentes planos permite reducir la resistencia de la masa que se va a remover. Además, al tambor se le implementó un sistema de freno para cargue y descargue del cacao, atendiendo las sugerencias de los productores, Para mejorar la resistencia del tambor - rotatorio se reforzó el grosor del eje y de las paredes laterales y se montó un segundo sistema de rodamientos entre el eje y las paredes laterales del tambor.

Conformación del Tambor

El tambor rotatorio modificado como se observa en las Figuras 1 y 2, consta de las siguientes partes:

Cuerpo: es un cilindro de 1.0 m de largo por 75 cm de diámetro, provisto de una tapa y dos paredes laterales. Se construye con listones de madera de 7 cm de ancho por 3 cm de espesor. El cuerpo del tambor se debe reforzar con unas cintas metálicas para evitar su deformación.

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balinera que permite la rotación del eje. Estas paredes deben ser reforzadas para que puedan soportar la presión causada por la remoción de la masa.

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r"CIIO' 10 poro o. M"joromlonto del Sistema de Producción de CO(OO

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Figura 2, Medidas del tambor modificado

Sistema de remoción del grano: consta de un eje sobre el cual se distribuyen las paletas de remoción. La parte central del eje es cuadrada y las puntas donde encajan las balineras son torneadas (Figura 3). Las paletas de remoción son las que mueven la masa, por lo cual deben quedar ubicadas en diferentes planos del eje; de esta forma, se disminuye la fuerza que se apl ica para remover el grano.

Palancas: son cuatro y se encuentran ubicadas en uno de los lados del tambor sobre la pared lateral. Tienen 60 cm de longitud y

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, ... Figura 3. Sistema de remoción de grano

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sirven de apoyo para darle vueltas al tambor, por este motivo debe n ser res istentes.

Manivela: se utiliza para darle vueltas al eje y se ubica en uno de sus extremos. Debe tener como mínimo 1.20 m de longitud y resistir la fuerza aplicada por el operario. Es recomendable Que el acople entre el eje y la manivela sea cuadrado, de esta forma, se asegura el movimiento del eje (Figura 4 l.

Freno: es un pasador de hierro que permite mantener el tambor rotatorio quieto, mientras es cargado y descargado por el operario.

127

Bases del tambor: Son pilares o columnas de madera o cemento con suficiente capacidad de soportar más de 300 Kg; del piso al eje del tambor se recomienda una

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Figura 4. Manivela

Cambios Físico - Químicos en el Sistema de Fermentación

La variación de la temperatura de la masa fermentable con el tiempo de fermentación muestran que, tanto en el sistema de cajón como en el de tambor, esta se incrementa con el tiempo hasta alcanzar un valor máximo de 44'C y 46.5'C, respectivamente, a las 72 horas, permanece constante las 120 horas, tiempo en el cual disminuye.

En todos los casos, los valores de temperatura de la masa fermentada para el sistema de tambor son mayores que los obtenidos en el sistema de cajón. Estas diferencias de temperatura pueden ser debidas a la mayor aireación que se alcanza en el sistema de fermentación en tambor, lo cual implica la ocurrencia de la fermentación acética de forma más rápida que en el sistema de cajón.

En el caso especifico del sistema de 128 fermentación de tambor, se observa que a

medida que se incrementa la cantidad de

altura de 80 cm; en el extremo superior de cada soporte o base se encajan las balineras que facilitan la maniobra para la remoción de la masa de cacao, durante la fermentación.

masa fermentable se incrementa la tempe­ratura máxima alcanzada lo cual significa que una masa entre 200 y 300 kilos se puede recomendar para alcanzar valores de 46'C, considerado en la literatura como temperatura óptima para desarrollar el proceso.

Con respecto al pH de la masa fermentada, se observó que este parámetro se incrementa con el tiempo de fermentación tanto en el sistema de tambor como en el de cajón, pasando de valores de 3.8 en la muestra sin fermentar a 4.6 en las muestras con 120 horas de fermentación. Este comportamiento se debe a la transformación de los azúcares de la pulpa en ácido acético, oxálico y succínico, más débiles que el ácido cítrico.

Otros parámetros evaluados para poder establecer las diferencias entre los sistemas de fermentación fueron los medidos en el cotiledón (grano de cacao), pH, acidez titulable, humedad, indice de nitrógeno e índice de azúcares, así como color, textura y aroma.

. 1

•

•

Con respecto al pH del cotiledón, se observó que éste, disminuye con el tiempo de fermentación debido a la migración del ácido acético proveniente de la pulpa, hacia el interior del grano. De esta forma, durante los primeros tres días se presenta un descenso brusco de pH 6.5 al inicio de la fermentación, hasta valores cercanos a 5.2 al cabo de 72 horas para el sistema en tambor y al cabo de 96 horas para el sistema en cajón.

A partir de este tiempo, su disminución es menos acusada. El descenso de pH al tercer y cuarto día coincide con el tiempo en el cual se alcanzan los valores máximos de temperatura de la masa fermentada, factores que inciden posteriormente en la muerte del grano y la generación de los compuestos precursores del aroma y sabor de cacao.

Aún cuando en los dos sistemas evaluados se presenta la misma tendencia, en el caso del sistema en cajón la disminución del pH ocurre en forma más lenta, lo cual puede contribuir a incrementar el tiempo necesario para la fermentación.

La acidez del grano de cacao (expresada como porcentaje de ácido acético) sin fermentar es del orden de 0.2 debido a la presencia de altas concentraciones de ácido citrico en la semilla.

Con el tiempo de fermentación este valor se incrementa hasta valores del orden de 1.2 o 1.3 al cuarto día de la fermentación debido a la migración del ácido acético formado por descomposición de la pulpa hacia el interior del cotiledón.

El indice de acidez en el sistema de tambor rotatorio es mayor que el alcanzado en el sistema de cajón debido probablemente a la aireación alcanzada en el tambor, lo cua l pude inducir a la formación de mayor cantidad de ácido acético y de ácidos orgánicos.

El análisis de estos últimos por cromatografía de gases, permitió confirmar esta tendencia, tal como se muestra en la Tabla 1. En los dos sistemas , tambor y cajón, los ácidos orgánicos no volátiles predominantes son el ácido cítrico, el oxálico, el láctico, el succínico y, en menor concentración, el butirico y el isobutírico y entre los ácidos orgánicos volátiles el mayoritario es el ácido acético. Sin embargo, la concentración de estos ácidos, es mayor en el sistema de tambor lo cual permite establecer que el cacao obtenido, en este proceso, presenta un grado de acidez mayoral obtenido en el sistema de cajón.

Es importante tener en cuenta que el grado de acidez afecta la calidad del grano, de esta forma, no puede ser muy bajo porque estos compuestos son indispensables en el proceso de formación del aroma y sabor, pero tampoco puede ser alto porque se tendría un grano con un sabor indeseable.

Como patrón de comparación se presentan también en la Tabla 1, los valores descritos en la literatura para cacao de Ghana y de Malasia, este último considerado un grano de alta acidez, encontrándose, en los dos casos que el grano de cacao colombiano presenta un contenido de ácidos por debajo del presentado en los cacaos de otras regiones del mundo.

Otros parámetros importantes que permiten el análisis del proceso de fermentación y contribuyen a establecer las condiciones óptimas de proceso, son el índice de azúcares y el de nitrógeno. El primero como se señaló antes, representa la relación entre los azúcares reductores con respecto a los azúcares totales, es decir, el grado de degradación de la sacarosa, presente en el cotelidón , en glucosa y fructosa respec­tivamente.

129

G ________________________ __ Tabla 1. Variación de la concentración de ácidos orgánicos presentes en grano de cacao

fermentado en cajón y en tambor rotatorio (mg. 1 00g-1)

Santander Colombia Ghana Malasia

Cajón Tambor Cajón Cajón Acldo

Fermentado Fermentado Fermentado Soco Fermentado Seco

Isabulíriea 11.0 9 .6

Bulinea 5.7 5.5

Láelico 21.6 21.0

O"éllco 60.0 56.7

Succínico 21.3 9.7

Cítneo 261.6 137.3

En los sistemas evaluados, se observa que el contenido de azúcares totales disminuye con el consecuente aumento de los azúcares reductores, de tal forma, que al cabo de 120 horas de fermentación se alcanzan índices de azúcares entre 69.5 y 54.5% para tambor y cajón respectivamente. Adicionalmente, hay que tener en cuenta que los azúcares reductores son sustratos importantes para las reacciones de Maillard que se presentan durante el tostado de cacao y que al final determinan las características de aroma, sabor y color del grano. De esta forma, entre más alto es el índice de azúcares, mayor es el grado de transformación de los azúcares, lo cual significa que el proceso de fermentación en tambor es más efectivo que el proceso de fermentación en cajón.

El índice de nitrógeno es un parámetro que señala el grado de hidrólisis de las proteínas presentes en el cacao y presenta una tendencia creciente con el tiempo de fermentación. Al transcurrir 120 horas se obtienen valores promedio de 46% para tambor y para cajón. Los datos descritos en la literatura y considerados como óptimos, son del orden deI46y48%.

130 Este índice también se incrementa con la cantidad de masa fermentada, lo cual señala

8 .'

5.3

899

106.6

17.4

383.7

y seco y seco

9.3 3.4 1.1-1 ~

5.3 0.1 0.2

59.8 102 270

119.9 110 165

26.7 180 188

257.4 255 306

un mejor proceso de proteólosis que implica una mayor transformación de las proteínas en péptidos y aminoácidos, compuestos precursores del aroma y del sabor del cacao. El valor de este índice es mayor en el tambor de capacidad de 300 kilos que en el de 100 en donde el valor alcanzado apenas llega a 37%, considerado bajo para garantizar un proceso adecuado.

Los aminoácidos, al igual que los azúcares reductores, son sustratos esenciales de las reacciones de Maillard, en las cuales, como se mencionó anteriormente, se forman los compuestos finales responsables del aroma y sabor del cacao; se obtienen de la degradación de las proteínas y se encuentran como aminoácidos libres o formando parte de los péptidos.

El contenido de aminoácidos establecido por cromatografía líquida muestra un incremento con el tiempo de fermentación. Sin embargo, como se muestra en la Tabla 2, al final de la fermentación el contenido total de aminoácidos en el grano de cacao fermentado en el cajón es menor que el obtenido en el cacao fermentado en el tambor rotatorio. Estos resultados pueden indicar que el proceso de fermentación fue más pronunciado en este último sistema y que este

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cacao tiene mayor cantidad de este sustrato para incidir en sus características organolépticas. Respecto al rendimiento del proceso de fermentación, representado en la cantidad de humedad que absorbe el grano de cacao se observó como era de esperarse que el grano gana peso durante le proceso de fermentación.

Esta ganancia de peso es mayor en el sistema de tambor que en el de cajón, de tal forma, que al final de la fermentación el rendimiento promedio en el tambor rotatorio, es de 44.3% aproximadamente, mientras que en el de cajón, es de 38.0%.

Tabla 2. Contenido de aminoácidos (mg 100g") del grano de cacao al final del proceso de fermentación en tambor rotatorio y en cajón

I Aminoácido Cajón

Acido aspártico I 7.0

Acido glutámico 7.0

Serina 1 5.0

Glicina I 1.0

Histidina 9

Arginina 10

Treonina 39

Alanina 1.0

Prolina 4.0

lirosina 0.0

Vatina 20.0

Metionina 31.0

Cistina \138.0

Isoleucina 0.0

Leucina 14.0

Fenila\anina 4.0

Usina 40

TOTAL 296.0

Para el análisis de rendimiento se evaluó la textura y, el color interno y externo del grano. En la Tabla 3, se muestra la variación de las mismas durante el tiempo de fermentación. Se observa que el grano de cacao pasa inicialmente de ser aplanado y cubierto de

Tambor Rotatorio

11.0

6.0

6.0

4.0

1 0.0

11.0

73.0

5.0

3.0

0.0

139.0 •

15.0

91.0

7.0

13.0

10.0

11.0

405.0

mucílago, a ser hinchado, sin mucilago y con fuerte olor a ácido. El color interno del grano cambia de violeta a oscuro en el grano sin fenmentar, a marrón oscuro en el grano bien fermentado, mientras que la cáscara cambia de color blanco a rojizo oscuro.

131

Tabla 3. Variación de las características del grano de cacao durante el proceso de fermentación

TIempo Caracterrsticas Color Color

(Horas) Generales Textura

Interno Externo

O Aplanado, cubierto Lisa y Violeta Oscuro Blanco

de mucflago. Compacta ~-

24 Aplanado, mucflago Lisa y Violeta Oscuro Blanco

oscuro Compacta Pardusco

48 Desaparición parcial Lisa - poco Violeta Oscuro Pardo del mucílago. blanda

72 Hinchado Pegajosa y Aparición de Pardo arriñonado Blanda tonalidades café Oscuro

96 Hinchado - arriñonado Rugosa y Chocolate y Rojizo

poco mucflago Blanda • tonos violáceos

120 Hinchado - arriñonado Rugosa y Marrón Roj izo

sin mucnag~ Blanda

144 Hinchado y con olor Muy Rugosa Marrón oscuro Rojizo fuerte a ácido Oscuro _.

Analizando la calidad del grano con base en la cantidad de granos bien fermentados y considerando, que después de secos desprenden bien la cascarilla y tienen un color marrón, se obtuvieron mejores resultados con el sistema de tambor rotatorio , como se muestra en la Tabla 4.

Tabla 4. Calidad del grano en diferentes sistemas de fermentación

Tambor 100 Kilos

Tambor 200 KIlos

Tambor 300 kilos

Cajón

Con base en los resultados obtenidos en los análisis sobre temperatura y pH de la masa fermentada y los efectuados al cotiledón pH, acidez, contenido de ácidos orgánicos, índíce de azúcares, índice de nitrógeno y contenido de aminoácidos, fue posible establecer que la fermentacíón en tambor rotatorio, presenta ventajas sobre el cajón respecto al desarrollo

32 del proceso en si , parlas siguientes razones :

• El tiempo de fermentación es más corto, así

Grano Grano Fermentado violáceo

92

95

94

80

B

5

6

20

en las condiciones de las regiones en las cuales se desarrollaron los experimentos y con las variedades de cacao cultivadas en la zona, la muerte del grano se presenta aproximadamente al cuarto día, lo cual significa que el tiempo de fermentación mínimo debe ser de cinco días. Por debajo de este tiempo no ocurren, en forma adecuada, las reacciones bioquímicas que determinan las características finales del grano, y por encima se puede presentar

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Tacnol02'0 poto ... M.joromllll\to del Sistema de Producción de Cacao

sobre fermentación .

• En este último caso es de gran importancia el sistema de agitación de la masa y el sistema de drenaje de los productos resultantes de la degradación de la pulpa.

• Las reacciones de la fermentación ocurren más notoriamente en el sistema de tambor, como puede establecerse por los índices de azúcares y de nitrógeno que son más altos que los obtenidos en el de cajón. Esto significa también que se obtiene mayor cantidad de sustratos azúcares reductores y aminoácidos para las reacciones de Maillard en el proceso de tostado.

• La tendencia de todos los indices es similar en las escalas de capacidad de 200 y 300 kilos. Para fincas pequeñas, en donde se utilicen tambores pequeños de 100 kilos, es necesario protegerlos de cambios de temperatura, porque debido a la baja cantidad de masa fermentante, su temperatura interior sólo llega hasta 44 oC, lo que hace que las reacciones disminuyan y se obtengan índices de azúcares y de nitrógeno menores. En este caso, sería necesario mantener el tambor en un ambiente cerrado protegido de corrientes de aire.

• El rendimiento, otro factor muy importante, es mayor en el sistema de tambor, constituyéndose en una ventaja adicional.

Con base en todos los análisis realizados, en el presente proyecto se corrobora la efectividad del sistema de fermentación en tambor rotatorio , desde el punto de vista del proceso de fermentación en si y su efecto sobre la calidad final del grano de cacao.

Características del Sistema de Tambor Rotatorio

La evaluación del sistema de fermentación de cacao mediante el tambor rotatorio ofrece ventajas por la facilidad de construcción, su ergonomia, facilidad de manejo, reducción del tiempo de fermentación y mejora en la calidad del producto.

Facilidad de construcción: se construye con maderas propias de la región, no se necesitan herramientas especializadas para su fabricación y lo puede construir un carpintero o el mismo productor, si cuenta con algunos elementos básicos.

Ergonomía y salud: la facilidad de remoción de la masa permite que el productor haga un menor esfuerzo en esta operación, además con el tambor, no tiene un contacto directo con la masa en fermentación, de tal forma que no recibe los vapores ácidos calientes, lo cual de acuerdo con sus observaciones, les produce trastornos de salud.

Facilidad de manejo: con el diseño del sistema de freno se facilita la operación de cargue y descargue del tambor y puede ser efectuada por una sola persona.

Calidad del producto: la combinación de los dos movimientos de rotación del tambor y de remoción del grano con las paleras, permite una uniformidad en el grado de fermentación. Además, les propicia las condiciones adecuadas para una fermentación correcta lo cual se refleja en un grano de mayor tamaño porque hay menos pérdida de componentes, mejor color, aroma y menor cantidad de pasilla. Un grano de mejor tamaño, uniforme en color y fermentación, además de incrementar el rendimiento en peso, tiene mejor opción de compra.

Tiempo de fermentación: con el tambor rotatorio se disminuye el tiempo de fermentación como mínimo un día.

Tamaño y costos: la capacidad del tambor se ajusta a los sistemas productivos de economía campesina, pues un tambor de 250 Kg permite fermentar eficientemente la producción de una hectárea de cacao. En 1998, el costo de prototipo era de ochenta mil pesos ($80.000,00) incluyendo las bases del tambor.

Guía para su construcción y manejo : la tecnología desarrollada en este trabajo se encuentra descrita en la cartilla ilustrada "Fermente bien su cacao, el tambor

133-

134

rotatorio una buena opción" en la cual se describen, con detalle, las características del

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

tambor y algunos aspectos relacionados con el beneficio adecuado del grano.

• El sistema de fermentación del cacao, mediante tambor rotatorio, es ventajoso porque hay un incremento hasta del 14% de grano bien fermentado.

• El grano fermentado en este sistema presenta mejor calidad por cuanto tiene mayor volumen (mejor llenado l, mejor color, textura, más atractivo y de apariencia uniforme.

• El tambor rotatorio mejora los rendimientos durante la fermentación pues supera, en peso, hasta en un 6% al grano que proviene del sistema de cajón.

• Bajo las condiciones de producción en zonas cacaoteras con el sistema de tambor rotatorio, el tiempo de fermentación adecuado es de cinco días. Un menor tiempo no permite el desarrollo de las reacciones necesarias y, a mayor número de días hay sobrefermentación del grano.

• El sistema de agitación de la masa es muy importante para regular la temperatura, oxigenar el sistema y homogeneizar el proceso al interior del tambor.

• Con el nuevo prototipo, el sistema combinado de giro del tambor y el de remoción interna, suspendido en cuatro rodamientos, disminuye el esfuerzo del operario y el tiempo de homo­genización de la masa.

• El nuevo diseño es de fácil manejo porque el sistema de freno permite que el cargue y descargue lo realice una sola persona.

• Para estimular la adopción de esta tecnología, que mejora sustancialmente la calidad del cacao, es necesario que el sistema de comercialización actual pague el producto en función de la calidad.

REFERENCIAS BIBLlOGRAFICAS

ALAIZ, M. ; NAVARRO, J. L. : GIRON, J. ; VIOQUE, E . 1992. Aminoacid analysis by high­performance liquid chromatography after derivatización with diethyl ethoxymethylenemalonate. J. OfChomatography. 591: p 181-186

A.O.A.C.1987. The official and recommended practices ofthe American Oil Chemists's Society

ARAGON, A.; LUNA, C.1988. Contribución al estudio del proceso de fermentación del cacao: Tesis Ingeniero Químico. Universidad Industrial de Santander, Facultad de Físicoquímicas, Departamento de Ingeniería Quimica.

BIEHL, B., BRUNNER, E., PASSEM, D., QUESNEL, V.C. 1985. Acidificatión proteolysis and flavour ptencial in fermenting cooca beans. J. Sci. Food Agric. 36 : p 583-598

BIEHL, B., WEWETZER, C. ; PASSERN, D. 1982. Vacuolar (storangel proteins of cocoa seeds and their degradation during fermentation and germination. J. Sci. FoodAgric. 33 : p 1291-1304

BOLAÑOS B, R., PEÑARANDA C, L. E. ; PEREA, J. 1990. Diseño de un reactor para la

..

•

•

I

I r \.

•

•

.. -.' Tecnologío poro el Mejoramiento del Sistemo de Producción de (acao

fermentación de cacao y estudio de las variables que influyen en el proceso. Tesis Ingeniero Químico. Universidad Industrial de Santander, Facultad de Físicoquímicas, Departamento de Ingeniería Química

BRAUDEAU, L.1970. El cacao. Colección Agrlcola Tropical. p 186-205

CACAOTERO COLOMBIANO. 1986. Estudio de tres modalidades de fermentación en camillas sobre la calidad del grano de cacao. Vol, 9 (32), P 14-41

CACAOTERO COLOMBIANO. 1987. Calidad clave para competir en el mercado internacional del cacao, Vol 1 0(34), P 3-4

CACAOTERO COLOMBIANO. 1988. Medida de la calidad del Cacao en grano. Vol 11 (36), p 13-21.

CHAVEZ, D. ; PEREA, A. 1997. Evaluación de los compuestos nitrogenados del grano de cacao durante los procesos de fermentación y de secado. Universidad Industrial de Santander.

CORRALES, P. 1991.Caracterización físico-química y mejoramiento del beneficio del cacao. Federación Nacional de cacaoteros.

FORSYSTH, W.G.C. ; ROMBOUTS, J. E. 1951. Our approach to study of cocoa fermentation. Rep. Cocoa conf. London, p 73-81

GODINEZ, R., L. 1970. Estudio del comportamiento de los azúcares y aminoácidos durante la fermentación y tostación del grano de cacao aplicando técnicas cromatográficas. México, p 14-15.

HOLM, C.S. ; ASTON, J. W. 1993 . The effects 01 the organic acids in cocoa on the flavour ot chocolate. J. Sci. Food Agric., 61 : 65-71 p

ICONTEC.1988. Norma Colombiana del cacao 1251.

MORENO, N.; DURAN,T.; PEREA, J. 1998. Estudio del pertil acidico del grano de cacao fermentado y secado. Universidad Industrial de Santander.

ORTIZ, M. 1996. Extracción de aromas del cacao. Tesis de Master. Departamento de Química, Universidad Industrial de Santander.

ROHAN, T.A. 1964. El benelicio del cacao bruto destinado al mercado F.A.O.

SAMAH, A.; PUTEH, M.F,; SEMALAR, J.1990. Small scale cocoa fermentation inoculated with Acetobacter xylinum. Malaysian Biochemical Society Kuala Lumpur., p 127-129

SAMAH, O. A.; ALlMON, H.; ABDUL KARINM, M.Y. 1992. Effetc 01 shoterned fermentation time on acid development and sugar metabolism of cocoa beans. Acta alimentaria, 21 ( 3-4): p 285-291.

SHEPERD, R. 1976. Large scale processing of coca beans temperature and acidity trends., Planter, 52. p 311-321

ZIEGLEDER, G.; BIEHL, B. 1988. Analysis of coca f1avour components and flavour precursors. 13S' en: Methods in plantsAnalysis. Vol.8, New Series. Spring Verlang, Berlin, 8: p 321-393

G ________________________ __ NUEVOS PRODUCTOS DEL CACAO Theobroma cacao

José G. Rondón C.

El cacao, especie pertenecienle a la familia Eslercuhaceae, es el cultivo más importante de la selva tropical húmeda; es culUvado por su semilla rica en grasa para produCIr cacao y manteca de cacao. Sus semillas son el producto del tr6plco que mayor pago al contado pnesenta en el comercio mundial y nacional; sin embargo, los precios nuctúan frecuente y ampliamente. lo que trastorna. en forma Significativa, el pOder adquisitivo de los productores y se ve afectada la economla de los paises exportadores.

Es de destacar que del peso total de la producción, en mazorcas y grano húmedo. sólo el 10% es comercializado, razones por las cuate s diferentes Investigadores en el mundo se han pneocupado por desarrollar nuevos procesos y lransfomneciones, que permitan el máximo aprovechamienlo de los subproductos generados en el beneficio del cacao, de manera que incrementen los ingresos de los productores (Greenwood­Barton, 1965).

Los procesos agrícolas e industriales del cacao generan una serie de subproductos que han tenido y tienen en la actualidad poca o ninguna utilización. Tradicionalmente, de los procesos de poscosecha, que se inician con la recolección de las mazorcas maduras en la finca, en primer lugar se desechan los frutos enfermos que representan por lo menos un 10% de los frutos cosechados; en países como Colombia, con enfermedades tan severas como moniliasis, phytophthora y escoba de bruja, e insectos plaga, como los chupadores de la mazorca, este porcentaje es significativamente mayor, puede ser hasta del 30%, sobre todo, en época de invierno o de humedad relativa alta durante el año.

Otro subproducto de Importancia y el más voluminoso. está constituido por céscaras y placentas que quedan cuando se quiebran los

116 I A M Se. Investigador Programa Nacional MIP. C.I llbaitatá P8X 344300

frutos al extraer los granos; estos representan no menos del 79% del peso de las mazorcas cosechadas, es decir que máximo un 21% del producto cosechado en fresco, expresado en mazorcas, se aprovecha para el beneficio (Figura 1).

Un aspecto que complica esta situación, es que estos subproductos son abandonados generalmente en el campo, sobre todo en el sitio donde se quiebra la mazorca, sin ser reincorporado al cultivo o utilizado para producir compost u otros subproductos, que bien podrían significar fertilizantes para el cultivo; por el contrario , su abandono se constituye en un foco potenciál de enfermedades como phytophthora y cáncér del tronco.

Composición de la mazorca y el volumen de la cáscara en relación con la semilla más pulpa y placenta.

Un tercer desecho de importancia, posiblemente nunca considerado como tal es el mucílago, el cual rodea la semilla ; es denominado arilo y en buena parte se pierde durante la fermentación , dado que la mayor parte termina como exudado normal en los cajones fermentadores y una pequeña fracción del total que rodea la semilla es

•

•

•

i

Tecnología para el Mejoramiento del Sistema de Producción de Cacao

utilizada especificamente en la fermentación y en el desarrollo de los precursores del aroma del cacao.

Una estrategia para incrementar los ingresos de los cultivadores de cacao, es adaptar, identificar, desarrollar y comercializar nuevos productos que ofrezcan un potencial importante para promover mayores ganancias a los productores.

Estos incluyen pulpa de semilla y algunos de sus subproductos y, productos de la cáscara

Tabla 1. Constituyentes de la pulpa de cacao

Constituyentes

- Agua t Proteina cruda

• Azúcares

· Glucosa

· Suerosa

- Pecllnas

- Acido cítrico

- Cenims

la cual tiene grandes posibilidades en la alimentación animal.

PULPA DE CACAO Y SUS POSIBILIDADES

Las semillas de cacao son rodeadas por una pulpa aromática de muy buen sabor, la cual crece de los tegumentos de éstas; la pulpa mucilaginosa se compone de células parenquimatosas esponjosas, conteniendo savia rica en azúcares (10 a 13%), pentosas (2 a 3%), y sales (8 a 10%). (Tabla 1). (López 1986)

Porcentaje en base húmeda

79.20 - 84.20

0.09 . 0.11

12.50 - 15.90

1160 - 1532

0 '1 º90 0 .90 - 1. 19

0.77 - 1.52

0.40 . 0.50 Fuente: Dittmar (1956), citado por Brenes 1989

Durante el procesamiento de la semilla en la finca (producto comercializable), la pulpa es removida por fermentación y es hidrolizada por microorganismos; la hidrolizada es conocida en la industria como "exudados". Durante la fermentación, la pulpa provee el substrato para varios microorganismos, los cuales son esenciales para el desarrollo de los precursores del aroma del chocolate; estos, son expresados en su totalidad, durante los procesos de tostión. La fermentación ha sido considerada, de tiempo atrás, como simplemente la via para remover la pulpa y facilitar el secamiento del grano, pero su importancia en la calidad del cacao ha sido bien establecida (López 1986).

El sistema de fermentación , como se conoce, varía de acuerdo con la localidad, la época del año, el grosor de la capa de semilla y del volteo físico del grano. Aunque la pulpa es

necesaria para este proceso, con frecuencia existe más de la necesaria. El exceso de pulpa, el cual tiene un delicioso sabor tropical, ha sido utilizado en diferentes países como Brasil y Costa Rica, para producir: mermelada de cacao, alcohol, vinagre, nata y pulpa procesada, los cuales son objeto de presentación en este articulo. Vale decir que se pueden obtener aproximadamente 40 litros de pulpa de 800 kilogramos de semilla húmeda que se puede utilizar en diferentes productos tales como:

Jalea o Mermelada: La jalea de cacao es producida mediante cocción de la pulpa mezclada con azúcar en proporción de 300 a 600 g de azúcar por litro de pulpa; ésta, contiene cerca de 1 % de pectina (Wood and Lass 1985), toda la mezcla se concentra a 70%, calentándola, por 30 minutos, a 90°C; de 137· esta manera, se obtiene un dulce semisólido

138

con 60 o 65° Brix; el producto final es empacado en envases plásticos, de vidrio o de lata, y almacenado a la temperatura ambiente. El producto final tiene un sabor a fruta ácida y es un producto muy popular en Bahía, Brasil.

Licor: Por fermentación controlada y destilación, el exudado o pulpa puede ser transformado en una bebida alcohólica con 43% de etanol. El alcohol producido, a su vez, puede ser fermentado por Acetobacter sp. para producir ácido acético; sin embargo, el vinagre que se obtiene de estos procesos no es aún un producto comercial (Samsiah et al. 1991).

Nata: los exudados del cacao han sido identificados como substratos apropiados para la producción, por fermentación, de nata (Samsiah etaI.1991), el producto usualmente obtenido por fermentación del agua de coco por Acetobacter aceti subespecies xylinum. Esta nata puede ser procesada para obtener un producto como el agar o la gelatina industrial; es envasado en una solución azucarada, y se consume como un postre en Asia.

Recientemente, una pequeña industria establecida en Bahía, Brasil, está utilizando pulpa fresca para desarrollar varios productos, entre ellos la jalea. La pulpa puede ser consumida fresca en forma de jugos; en otras ocasiones se licúan las semillas de cacao con toda la pulpa extraídas de mazorcas maduras y, para no maltratar ni romper la semilla en este proceso, a las licuadoras se les cambian las cuchillas por un disco metálico con huecos para retirar parcialmente el mucilago, sin golpear el grano. En el licuado, a los granos se les puede agregar leche o agua, y después de pocos segundos de agitación, el contenido se pasa a través de un colador obteniéndose una suave, deliciosa y refrescante bebida.

En el grano de cacao, permanece suficiente mucilago de manera que no se afecta, en lo más mínimo, su fermentación; sin embargo, para fermentar granos que hayan perdido casi toda la pulpa en el proceso anterior, se

pueden mezclar con granos con toda la pulpa, adicionarse a semillas intactas pero sin mucilago para facilitar y completar la fermentación, en términos prácticos esto, significa que es posible hacer uso de todo el mucilago de una proporción de granos los cuales al final, se pueden mezclar con otros recién sacados de la mazorca, para su fermentación.

La pulpa puede ser preservada por enfriamiento y usarse para helados, yogur saborizado y concentrados para jugos. Debido a lo costoso del proceso de enfriamiento no ha sido comercializada fuera de Bahía. Se ha considerado que estos productos pueden tener aceptación a gran escala, por lo cual han sido recomendados algunos estudios de mercado en paises de la zona templada.

Hace unos años se inició en Brasil la producción de bebidas como una actividad industrial con base en esta pulpa; el proceso parte de la utilización de despulpadoras, donde puede removerse un máximo de 15 a 20% del peso total de la almendra fresca, y más del 50% del mucilago, sin afectar la fermentación.

El producto se comercializa como "suco" o "néctar" de cacao. El suco se prepara en una relación de 1:1 entre pulpa yagua; el néctarse elabora añadiendo a 50 litros de pulpa, 150 litros de agua y 16 Kg de azúcar, la combinación de agua y azúcar presenta 12° Brix. Para evitar la degradación de estos y otros productos, debe agregarse metabisulfito de potasio, benzoato de sodio y ácido cítrico.

Según Schwam y López, (1988), la extracción de pulpa no interfiere con la fermentación y su reducción antes de la fermentación puede ser benéfica para la calidad del cacao. En Brasil, la calidad del grano es mejorada por la reducción de pulpa, ya que se reduce la acidez. Las máquinas despulpadoras comerciales de varios tamaños se han desarrollado basadas en cilindros rotatorios, los cuales remueven cerca del 60% de la pulpa y no hacen daño a la semilla. Cada tonelada de grano seco representa 30 en

..

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4

..

-~--- --~----------

pulpa, de las cuales 60% serían necesarias para fermentación, dejando un exceso de 12 t. Si solamente el 10% de esta cantidad fuera utilizada en Bahía, habría suficiente materia prima disponible para producir 1.2 toneladas de pulpa.

Figura 1. Subproductos generados durante los procesos agrícolas e industriales del caGao

En la Figura 1 se presenta, el esquema sobre la distribución de los diferentes subproductos en forma cuantitativa, obtenidos en una finca que produce 12.000 kg de cacao seco y sus alternativas. Se considera importante validar estas experiencias en Colombia con el fin de dar un rnejor aprovechamiento a los recursos y mejorar el ingreso de los productores; a su vez, quizá el conocimiento de estas posibilidades facilite otros desarrollos de tipo industrial, aprovechando la diversidad de profesiones en el área de la química, la ingeniería industrial y el desarrollo agroindustrial que comienza en el país.

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Figura 2. Rendimiento estimado en la utilización de los subproductos del cacao

Las cifras de la Figura 2, representan en términos absolutos, el potencial productivo complementario de este subproducto, que en Colombia se desecha en su totalidad en la fermentación, pero que deberíamos comenzar a aprovechar de manera más eficiente a fin de optimizar la utilización del cacao y de mejorar en términos de ingresos el bienestar de los productores. Estos desarrollos presuponen la existencia de superficies concentradas de cacao, ya que se requiere de volumen.

CASCARA DE CACAO

Cada tonelada de grano seco representa cerca de 10 toneladas de cáscara(peso fresco); actualrnente, es un producto de desecho de la industria cacaotera, y presenta serios problemas de disposición en fincas, por ser portadora de inoculo y reservorio de patógenos cuando se usa como materia orgánica dentro de 105 cultivos. La cáscara seca o fresca se puede utilizar para alimentación de ganado estabulado, pero los contenidos de theobromina (Ca 0.4%) restringen la proporción que puede ser suministrada y consumida, a pesar de su composición química(Tabla 2), razón por la cual, su uso ha sido restringido.

Tabla 2. Composición de la cáscara de la mazorca de cacao

r PQ, eenla]e en base seca

I Promedio Rango

• Pmle;na

r 6.25 5.63 - 7.50

[ Flbra cruda 27.30 24.30· 29.00 J - Ce.nllilS B.1C 760 a.7()

Sodio 0.01 .1. 0.01 • 0.03

• POlaslo 3.20 2.50 - 3.70

~ [ . Caletó 0. 44 0.33 • 0.70

• FOsloro 0.09 0.04 - 012

Fuente: Ankrah (1974), citado por Brenes, 1989

Aunque la aceptación por los anirnales es satisfactoria, la digestibilidad es considerada pobre y dependiente de los procesos a que sea sometida la cáscara de cacao para incrementar su digestibilidad (Adomako and

139·

Tuah 1988).

Los reportes indican que la cáscara de cacao puede constituir el 20% del alimento para ovejas, 30 a 50% para cerdos, cabras y diaria del ganado, sin embargo, los valores parecen ser demasiado altos de acuerdo con los estudios y referencias citadas por Wood and Lass 1985. Como un valor que se debe considerar en la dosificación de este subproducto en la alimentación animal, vale decir que la dosis tóxica de theobromina para ralas (DL",) es de 1254 mg/Kg (Abiola and Tewe 1991 ). Por otra parte , la alta concentración de polisacáridos que constituyen la cáscara del cacao, hacen que ésta , presente una baja digestibilidad, lo cual restringe directamente la posibilidad de utilizarla en la producción de metanos en biodigestor (López et al. 1985).

SALES DE POTASIO PARA JABON

La cáscara de cacao contiene entre 3 y 4% de potasio en base seca (Wood and Lass 1985). Las cenizas de la cáscara han sido utilizadas para la fabricación de jabón en Ghana y Nigeria (Oduwole and Arueya 1990; Arueya 1991 ).

PIGMENTOS DE CACAO

Los extractos obtenidos de la cáscara son llamados pigmentos de cacao, los cuales son una mezcla condensada de flavonoides polimerizados (como anthocianidinas , catechinas, leucoantocianidinas), algunas veces ligadas con glucosa, han sido utilizadas en Japón para la industria de alimentos (Kimura et al. 1979). Recientemente, estos extractos han sido identificados por sus efectos inhibitorios citopháticos del HIV en células cu ltivadas (Unten et al. 1991 ). La actividad anti-HIV fue atribuible a interferencias con la adsorción del virus, más que a la inhibición del virus después de la adsorción .

GOMAS DEL FRUTO

140 En cacao, las cavidades lisógenas llenas de substancias mucilaginosas ocurren en la raíz,

el tallo, las flores y las hojas (Brook and Guard 1952), como también en la cáscara de la mazorca (Figueira et al 1992). Krishna Moorthy and Subba Rhao(1976, 1978, 1980) aislaron también gomas de la pulpa de la semilla. Los polisacáridos del cacao se caracterizaron por Whistler et al (1956), quienes encontraron diferencias de solu­bilidad en agua caliente entre polisacáridos de semilla y cáscara. Blakemore et al (1966) examinaron la fracción soluble en agua cal iente de polisacáridos de la cáscara y concluyeron que la mayor parte de esta fracc ión fue un material péptico. Las cáscaras se examinaron como fuente de pectina por medio de extracción ácida por Adomako (1972) and Berbert(1972), pero la producción fue baja y la pectina fue inferior a la pectina de manzana y cítricos en la habilidad para formar gel. Krishna Moorthy and Subba Rhoa (1978, 1980) encontraron que las gomas de la pulpa de semillas fueron efectivas a bajas concentraciones como un blindaje para pastillas farmacéuticas, y reportaron que las propiedades de la suspensión fueron superiores al tragacanto, alginato de sodio, sodio carboxi metil celulosa y al metil celu losa.

La goma Karaya producida de varias especies Sterculia y Sterculiaceae, principalmente S. urens Roxb. , han sido utilizadas en la industria de alimentos y medica (Glickman 1982), pero su uso ha disminuido debido a que su oferta es variable y poco cierta. Se ha caracterizado recientemente la goma de la cáscara de la mazorca y el tallo para evaluar su potencial como un remplazo para la goma Karaya o como un nuevo producto comercial (Figueiro et al. 1992).

La producción promedio de peso fresco de goma del tallo es de 1.5% y de peso seco es de 4.8%, y la producción en peso fresco de goma de la mazorca es de 0.7% y de peso seco es de 8.7%. La goma de la mazorca fue más cercana en composición a la goma Karaya que la del tallo (Tabla 3). Ambas gomas del cacao contienen los mismos monosacáridos que la goma de Karaya pero con la adición de arabinosa y con alta proporción de rhamnosa. El mayor

;. j

•

..

Tecnología para el Mejoramiento del Sistema de Producción de Cacoo

componente de la goma del tallo fue la glucosa, no encontrada en las otras dos gomas y también contiene más ácido glucorónico, la goma del tallo presenta más alta viscosidad y concentraciones por debajo del1 % en comparación con la goma Karaya.

Como se puede apreciar de lo planteado en este capítulo, son muchas y variadas las posibilidades ya establecidas y las que están por establecer, acerca del uso de los subproductos del beneficio del cacao, los cuales actualmente en casi todo el mundo

cacaotero, incluido nuestro pars, se desechan ocasionando prOblemas sanitarios e impactos ambientales no determinados aún. Se espera con este análisis, despertar el interés en diferentes niveles, especialmente en los investigadores para que destinen sus esfuerzos hacia el desarrollo e innovación de nuevos productos o a la adaptación de los ya conocidos y presentados aqur y, de esta manera, ofrecer a los productores, a las cooperativas o a las mujeres del campo una posibilidad de mejorar los ingresos familiares y la estabílidad social del campo.

Tabla 3. Comparación de los azúcares de la goma de Karaya y las de cacao.

Composición de azúcares (radio molar)' ~ ~

1 ....... - 1""-1 '''~- I ...... t"'· '''-I''.!:;''· .~~,::" Goma Ka raya

l Goma lallo j 16 J 0,0 I 1.0 I 0,1 0,0 0.0 T.J o.e

:: :: :: :: 0:: I :: :~ :: Gorila cáscara cacaD' j GOrila cáscara cacao ' 1.0

I Goma cáscara cacaD • O.A

I Goma cáscara cacao ' ~6

0.3

02

0.4

1.0 0,0 T 0,0 J 0.3

1.0 0.4 Trazas 0.3 'r -+ 1.0 J trazas 0,3 J 0,0

Z Todos los rnonosacérldos fueron estandarizadas por concentración molar de galactosa

X Figuelra el al 1992, Y Whistler el al 1956, W Blakemore el "lo 1966, V Adomako 1972

REFERENCIAS BIBLlOGRAFICAS

AOOMAKO, 0.1972. Cocoa pod husk. Phytochemistry 11:1145-1148.

0.0 0.0

1.3 0.0

1 3~ 0,~

ARUEYA, G.L. 1991. Utilisation of cocoa pod husk in the producción ofwashing powders. In: Absl. Inl. Cocoa Conf.:Challenges in the 90s. Kuala Lumpur, Malasya.

ABIOLA, S.S ANO TEWE, 0.0. 1991. Chemical evaluation of cocoa by-products. Trop. Agri. 68:335 - 336.

BERBERT, P.R. 1972. Estudo da pectina do mel e da casca do fruto do cacau. Rev. Theobroma 2(2):49 - 51. 14,.·

. J

- ~--- -- - - - - - - - - - - - - - -

BLAKEMORE, W.S., OEWAR, E.T. ANO HOOGE, R.A. 1966. Polysaacharides of the cocoa pod husk. J. Sci. Food Agr. 17:558 - 560.

BRENES G., 0.1989. Posibilidades de la utilización de los subproductos del beneficio del cacao. En: Memoria Seminario Regional sobre tecnología poscosecha y calidad mejorada del cacao. IICA, Turrialba, Costa Rica.

BROOKS, E.R. ANO GUARO, A.T. 1952. Vegetative anatomy of Theobroma cacao. Bo!. Gaz. 13:444-454.

FIGUEIRA, A., JANICK, J, YAOAV ANO BEMILLER, J.N. 1992. Cacao gum: a potential new economic produc!.ln: Porc. In!. Cocoa Conf. Challenges in the 90, Kuala Lumpur, Malasya.

FIGUEIRA, A., JANICK, J, YAOAV ANO BEMILLER, J.N. 1994. New Products from Theobroma cacao: Seed pulp and pod Gum. PlantSci. 47:475-478.

GREENWOOO-BARTON, H.L. 1965. Utilisation of cocoa by-producls. Food Manufacture 40(5): 52-56.

KIMURA, K. 1979. Manufacturing procedure of natural pigment fron cocoa bean. Japanese Patent no. Showa 54-1 0567.

KRISHNA M, N. ANO SUBBA R, B.1976. Study ofthe 9um from cocoa (Theobroma cacao) seed husk. Eastern PharmacistXIX, 224: 121-123.

KRISHNA M, N. ANO SUBBA R, B. 1978. Binding propierties ofthe mucilage of coco a gum. Indian J. Pharm. Sci. 42: 46-48.

LÓPEZ, A.S. 1986. Chemical changes occuring during the processing of cacao. In: P.S. Dimick (ed.). Proc. Symp. Cacao Biotechnology. Yhe Pennsylvania State University.,University Park.

LÓPEZ, A.S., FERREIRA, H.I.S., LLAMOSAS, A. ANO ROMEU, A.P. 1985. Situacao atual da utilizacao de subprodutos de cacau no Brasil. Boletin Tecnico 133. CEPLAC, Bahai, Barzil.

OOWOLE, 0.0. ANO ARUEYA, G.L. 1990. An economic analysis of soap production from cocoa pod husk. Café, Cacao, Thé 34:231-234.

SAMSIAH, S., LAN, Y.Q. ANO CHONG, C.E. 1991. Development offood products from cocoa pulp and sweatings.ln: Abstracts In!. Cocoa Conf. Challenges in the 90s, Kuala Lumpur, Malasya.

SCHWAM, R.F. ANO LÓPEZ, A.S. 1988. Mudanca no perfil da fermentacao de cacau ocasionada pela retirada parcial da polpa da semente. Rev. Theobroma 18:247-257.

UNTEN, S., USHIJIMA, H., SHIMIZU, H., TSUCHIE, KIMURA, T., MORITOME, N. ANO SAKAGAMI, H. 1991. Effect of cocoa husk extract on human inmunodefficiency virus infection. LettersAppl. MicrobioI.14:251-254.

WHISTLER, R.L., MASA K, E. ANO PLUNKETT, R.A. 1956. Cacao polysaccharides. J. Amer. Chem. Soco 78:2851-2853.

WOOO, G.A.R. ANO LASS, R.A.1985. Cocoa. 4 lh ed. Longman, Essex, England. : .. 142

del Sistema de Praducción de

MANUFACTURA, QUIMICA y USO DE LA ALMENDRA DEL CACAO (Theobroma cacao L.)

Orlando Argüello C. Luis Antonio Mejía F.

Los principales constituyentes de la almendra de caco son la fibra, la manteca y la cáscara (testa), productos que se separan en el proceso de la manufactura, aunque cierta cantidad de grasa queda en el polvo. La fibra, libre de grasa contiene alrededor del 3% de teobromina, que se puede convertir en cafeína, para la cual existe una gran demanda.

En la manufactura del chocolate, los granos tostados (almendra después de que se le ha quitado la testa) se muelen para formar una masa, a la que se le agrega manteca de caco junto con otros ingredientes, principalmente azúcar. Para hacer el chocolate lacteado, forma en la que se consume del 70 a180% de chocolate, se le agrega a la masa una considerable cantidad de leche. La pasta que se obtiene de la molienda de los granos de cacao es muy dura para moldearla en tabletas o coberturas, razón por la cual es necesario adicionarle manteca de cacao. Recientemente se encontró que la adición de lecitina tiene el efecto de aumentar la fluidez de la pasta y de reducir la cantidad de manteca de cacao requerida para la fabricación de chocolate.

Según las investigaciones realizadas se ha encontrado un contenido de 456 calorías por cada 100 gramos de semilla.

I Conten,"'id::..:o=---_ --¡.----=:Gramos - Contenido I Miligramos

( g_ua__ __-j- 3~calCio 106

Grasa 4~ Beta- carote~ L 30

86 Rivoflamina ¡ 0.14 I Fibra

I Hierro 3.6 ~idO ascórbico J 3.0

Según el artIculo -Los tiempos soleados de Chicago' , las personas que sufren de extrema depresión por falta de afecto tienen una prodllcción deficiente de fenilalanila; el chocolate es particularmente alto en este elemento, portal motivo quienes lo consumen suplen la deficiencia. La teoilllna es un polenciador del sistema neNioso central y estimulante cardiovascular, además, tiene propiedades estimulantes del músculo liso bronquial.

Recientemente se ha probado la efectividad en prevención y tratamiento de Apnea prematura en la infancia. El cacao contiene por encima de 300 componentes volátiles, incluyendo ésteres, hidrocarbonláctones, monocarbonilos, pOlifenoles, carbonilos aromáticos insaturados, pirazinas, diquetopirazinas y teobromina ( Leung, 1980)

I.A. M.Sc. Fitopatologfa. Grupo Regional Agrícola . Corpoica Bucaramanga lA M.sc. Suelos y Flslologia Vegetal. Grupo Regional Agrlcola. Corpoica Bucaramanga

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Las almendras bien fermentadas y secas constituyen usualmente el cacao en grano, los cuales son la materia prima del chocolate, chocolatina y manteca de cacao. Las almendras fermentadas, tostadas y molidas producen gran cantidad de grasa. La cocoa es una bebida natural en la preparación de chocolate, la masa molida es mezclada con azúcar. La manteca de cacao es usada en la fabricación de tabacos, jabones y cosméticos. (Duke.1983).

En el libro "Virtudes terapéuticas del chocolate" cuyo autor es un médico, se examinan las diversas nociones populares relacionadas con el consumo del chocolate y de un modo clínico rechaza los mitos negativos asociados con este producto. Demuestra que el chocolate es un alimento beneficioso para la salud por ser rico en magnesio y vitaminas y que también puede reducir los niveles de colesterol. El chocolate, según el autor, es asi mismo antidepresor y afrodisiaco. (ICCO. 1991)

Se ha reportado como antiséptico, diurético y embólico e igualmente la manteca de cacao ha sido descrita como emoliente en la enfermedad de hemorroides. (ICCO, 1991). El cacao es un remedio popular para la alopecia, las quemaduras, la tos, los labios secos, los ojos, la malaria, la nefrosis, el reumatismo en parturientas y embarazadas, para mordedura de serpiente y heridas. (Duke Wain, 1981). La manteca de cacao se usa para las arrugas en espera de correctos resultados (Leung, 1980).

REFERENCIAS BIBlIOGRAFICAS

DUKE, J.A. ; ANDUAIN, K.K. 1981. Medicinal plants of the World. Computer Index With More Than. 85.000 Entries. 3 Vols.

DU KE, J.A. 1983. Handbook of Energy Crops. Un publisoet Shed

ICCO. 1991. Boletín del cacao NO.2. Mayo. 15 p

LEUNG, A. Y. 1980. Ency chope Dia of Cammon natural ingredients Used in Food, Drugs And Cosmetics. John Wiley & Sons New York.